sys/platform/pc32/i386/perfmon.c

   1 /*
   2  * Copyright 1996 Massachusetts Institute of Technology
   3  *
   4  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and
   5  * its documentation for any purpose and without fee is hereby
   6  * granted, provided that both the above copyright notice and this
   7  * permission notice appear in all copies, that both the above
   8  * copyright notice and this permission notice appear in all
   9  * supporting documentation, and that the name of M.I.T. not be used
  10  * in advertising or publicity pertaining to distribution of the
  11  * software without specific, written prior permission.  M.I.T. makes
  12  * no representations about the suitability of this software for any
  13  * purpose.  It is provided "as is" without express or implied
  14  * warranty.
  15  *
  16  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY M.I.T. ``AS IS''.  M.I.T. DISCLAIMS
  17  * ALL EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  18  * INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
  19  * MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. IN NO EVENT
  20  * SHALL M.I.T. BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
  21  * SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
  22  * LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF
  23  * USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND
  24  * ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  25  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  26  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  27  * SUCH DAMAGE.
  28  *
  29  * $FreeBSD: src/sys/i386/i386/perfmon.c,v 1.21 1999/09/25 18:24:04 phk Exp $
  30  * $DragonFly: src/sys/platform/pc32/i386/perfmon.c,v 1.7 2004/05/13 23:49:23 dillon Exp $
  31  */
  32
  33 #include <sys/param.h>
  34 #include <sys/systm.h>
  35 #include <sys/conf.h>
  36 #include <sys/fcntl.h>
  37 #include <sys/lock.h>
  38
  39 #ifndef SMP
  40 #include <machine/cputypes.h>
  41 #endif
  42 #include <machine/clock.h>
  43 #include <machine/perfmon.h>
  44
  45 static int perfmon_inuse;
  46 static int perfmon_cpuok;
  47 #ifndef SMP
  48 static int msr_ctl[NPMC];
  49 #endif
  50 static int msr_pmc[NPMC];
  51 static unsigned int ctl_shadow[NPMC];
  52 static quad_t pmc_shadow[NPMC]; /* used when ctr is stopped on P5 */
  53 static int (*writectl)(int);
  54 #ifndef SMP
  55 static int writectl5(int);
  56 static int writectl6(int);
  57 #endif
  58
  59 static d_close_t perfmon_close;
  60 static d_open_t perfmon_open;
  61 static d_ioctl_t perfmon_ioctl;
  62
  63 #define CDEV_MAJOR 2    /* We're really a minor of mem.c */
  64 static struct cdevsw perfmon_cdevsw = {
  65         /* name */      "perfmon",
  66         /* maj */       CDEV_MAJOR,
  67         /* flags */     0,
  68         /* port */      NULL,
  69         /* clone */     NULL,
  70
  71         /* open */      perfmon_open,
  72         /* close */     perfmon_close,
  73         /* read */      noread,
  74         /* write */     nowrite,
  75         /* ioctl */     perfmon_ioctl,
  76         /* poll */      nopoll,
  77         /* mmap */      nommap,
  78         /* strategy */  nostrategy,
  79         /* dump */      nodump,
  80         /* psize */     nopsize
  81 };
  82
  83 /*
  84  * Must be called after cpu_class is set up.
  85  */
  86 void
  87 perfmon_init(void)
  88 {
  89 #ifndef SMP
  90         switch(cpu_class) {
  91         case CPUCLASS_586:
  92                 perfmon_cpuok = 1;
  93                 msr_ctl[0] = 0x11;
  94                 msr_ctl[1] = 0x11;
  95                 msr_pmc[0] = 0x12;
  96                 msr_pmc[1] = 0x13;
  97                 writectl = writectl5;
  98                 break;
  99         case CPUCLASS_686:
 100                 perfmon_cpuok = 1;
 101                 msr_ctl[0] = 0x186;
 102                 msr_ctl[1] = 0x187;
 103                 msr_pmc[0] = 0xc1;
 104                 msr_pmc[1] = 0xc2;
 105                 writectl = writectl6;
 106                 break;
 107
 108         default:
 109                 perfmon_cpuok = 0;
 110                 break;
 111         }
 112 #endif /* SMP */
 113         make_dev(&perfmon_cdevsw, 32, UID_ROOT, GID_KMEM, 0640, "perfmon");
 114 }
 115
 116 int
 117 perfmon_avail(void)
 118 {
 119         return perfmon_cpuok;
 120 }
 121
 122 int
 123 perfmon_setup(int pmc, unsigned int control)
 124 {
 125         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 126                 return EINVAL;
 127
 128         perfmon_inuse |= (1 << pmc);
 129         control &= ~(PMCF_SYS_FLAGS << 16);
 130         mpintr_lock();  /* doesn't have to be mpintr_lock YYY */
 131         ctl_shadow[pmc] = control;
 132         writectl(pmc);
 133         wrmsr(msr_pmc[pmc], pmc_shadow[pmc] = 0);
 134         mpintr_unlock();
 135         return 0;
 136 }
 137
 138 int
 139 perfmon_get(int pmc, unsigned int *control)
 140 {
 141         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 142                 return EINVAL;
 143
 144         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 145                 *control = ctl_shadow[pmc];
 146                 return 0;
 147         }
 148         return EBUSY;           /* XXX reversed sense */
 149 }
 150
 151 int
 152 perfmon_fini(int pmc)
 153 {
 154         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 155                 return EINVAL;
 156
 157         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 158                 perfmon_stop(pmc);
 159                 ctl_shadow[pmc] = 0;
 160                 perfmon_inuse &= ~(1 << pmc);
 161                 return 0;
 162         }
 163         return EBUSY;           /* XXX reversed sense */
 164 }
 165
 166 int
 167 perfmon_start(int pmc)
 168 {
 169         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 170                 return EINVAL;
 171
 172         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 173                 mpintr_lock();  /* doesn't have to be mpintr YYY */
 174                 ctl_shadow[pmc] |= (PMCF_EN << 16);
 175                 wrmsr(msr_pmc[pmc], pmc_shadow[pmc]);
 176                 writectl(pmc);
 177                 mpintr_unlock();
 178                 return 0;
 179         }
 180         return EBUSY;
 181 }
 182
 183 int
 184 perfmon_stop(int pmc)
 185 {
 186         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 187                 return EINVAL;
 188
 189         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 190                 mpintr_lock();
 191                 pmc_shadow[pmc] = rdmsr(msr_pmc[pmc]) & 0xffffffffffULL;
 192                 ctl_shadow[pmc] &= ~(PMCF_EN << 16);
 193                 writectl(pmc);
 194                 mpintr_unlock();
 195                 return 0;
 196         }
 197         return EBUSY;
 198 }
 199
 200 int
 201 perfmon_read(int pmc, quad_t *val)
 202 {
 203         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 204                 return EINVAL;
 205
 206         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 207                 if (ctl_shadow[pmc] & (PMCF_EN << 16))
 208                         *val = rdmsr(msr_pmc[pmc]) & 0xffffffffffULL;
 209                 else
 210                         *val = pmc_shadow[pmc];
 211                 return 0;
 212         }
 213
 214         return EBUSY;
 215 }
 216
 217 int
 218 perfmon_reset(int pmc)
 219 {
 220         if (pmc < 0 || pmc >= NPMC)
 221                 return EINVAL;
 222
 223         if (perfmon_inuse & (1 << pmc)) {
 224                 wrmsr(msr_pmc[pmc], pmc_shadow[pmc] = 0);
 225                 return 0;
 226         }
 227         return EBUSY;
 228 }
 229
 230 #ifndef SMP
 231 /*
 232  * Unfortunately, the performance-monitoring registers are laid out
 233  * differently in the P5 and P6.  We keep everything in P6 format
 234  * internally (except for the event code), and convert to P5
 235  * format as needed on those CPUs.  The writectl function pointer
 236  * is set up to point to one of these functions by perfmon_init().
 237  */
 238 int
 239 writectl6(int pmc)
 240 {
 241         if (pmc > 0 && !(ctl_shadow[pmc] & (PMCF_EN << 16))) {
 242                 wrmsr(msr_ctl[pmc], 0);
 243         } else {
 244                 wrmsr(msr_ctl[pmc], ctl_shadow[pmc]);
 245         }
 246         return 0;
 247 }
 248
 249 #define P5FLAG_P        0x200
 250 #define P5FLAG_E        0x100
 251 #define P5FLAG_USR      0x80
 252 #define P5FLAG_OS       0x40
 253
 254 int
 255 writectl5(int pmc)
 256 {
 257         quad_t newval = 0;
 258
 259         if (ctl_shadow[1] & (PMCF_EN << 16)) {
 260                 if (ctl_shadow[1] & (PMCF_USR << 16))
 261                         newval |= P5FLAG_USR << 16;
 262                 if (ctl_shadow[1] & (PMCF_OS << 16))
 263                         newval |= P5FLAG_OS << 16;
 264                 if (!(ctl_shadow[1] & (PMCF_E << 16)))
 265                         newval |= P5FLAG_E << 16;
 266                 newval |= (ctl_shadow[1] & 0x3f) << 16;
 267         }
 268         if (ctl_shadow[0] & (PMCF_EN << 16)) {
 269                 if (ctl_shadow[0] & (PMCF_USR << 16))
 270                         newval |= P5FLAG_USR;
 271                 if (ctl_shadow[0] & (PMCF_OS << 16))
 272                         newval |= P5FLAG_OS;
 273                 if (!(ctl_shadow[0] & (PMCF_E << 16)))
 274                         newval |= P5FLAG_E;
 275                 newval |= ctl_shadow[0] & 0x3f;
 276         }
 277
 278         wrmsr(msr_ctl[0], newval);
 279         return 0;               /* XXX should check for unimplemented bits */
 280 }
 281 #endif /* !SMP */
 282
 283 /*
 284  * Now the user-mode interface, called from a subdevice of mem.c.
 285  */
 286 static int writer;
 287 static int writerpmc;
 288
 289 static int
 290 perfmon_open(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
 291 {
 292         if (!perfmon_cpuok)
 293                 return ENXIO;
 294
 295         if (flags & FWRITE) {
 296                 if (writer) {
 297                         return EBUSY;
 298                 } else {
 299                         writer = 1;
 300                         writerpmc = 0;
 301                 }
 302         }
 303         return 0;
 304 }
 305
 306 static int
 307 perfmon_close(dev_t dev, int flags, int fmt, struct thread *td)
 308 {
 309         if (flags & FWRITE) {
 310                 int i;
 311
 312                 for (i = 0; i < NPMC; i++) {
 313                         if (writerpmc & (1 << i))
 314                                 perfmon_fini(i);
 315                 }
 316                 writer = 0;
 317         }
 318         return 0;
 319 }
 320
 321 static int
 322 perfmon_ioctl(dev_t dev, u_long cmd, caddr_t param, int flags, struct thread *td)
 323 {
 324         struct pmc *pmc;
 325         struct pmc_data *pmcd;
 326         struct pmc_tstamp *pmct;
 327         int *ip;
 328         int rv;
 329
 330         switch(cmd) {
 331         case PMIOSETUP:
 332                 if (!(flags & FWRITE))
 333                         return EPERM;
 334                 pmc = (struct pmc *)param;
 335
 336                 rv = perfmon_setup(pmc->pmc_num, pmc->pmc_val);
 337                 if (!rv) {
 338                         writerpmc |= (1 << pmc->pmc_num);
 339                 }
 340                 break;
 341
 342         case PMIOGET:
 343                 pmc = (struct pmc *)param;
 344                 rv = perfmon_get(pmc->pmc_num, &pmc->pmc_val);
 345                 break;
 346
 347         case PMIOSTART:
 348                 if (!(flags & FWRITE))
 349                         return EPERM;
 350
 351                 ip = (int *)param;
 352                 rv = perfmon_start(*ip);
 353                 break;
 354
 355         case PMIOSTOP:
 356                 if (!(flags & FWRITE))
 357                         return EPERM;
 358
 359                 ip = (int *)param;
 360                 rv = perfmon_stop(*ip);
 361                 break;
 362
 363         case PMIORESET:
 364                 if (!(flags & FWRITE))
 365                         return EPERM;
 366
 367                 ip = (int *)param;
 368                 rv = perfmon_reset(*ip);
 369                 break;
 370
 371         case PMIOREAD:
 372                 pmcd = (struct pmc_data *)param;
 373                 rv = perfmon_read(pmcd->pmcd_num, &pmcd->pmcd_value);
 374                 break;
 375
 376         case PMIOTSTAMP:
 377                 if (!tsc_freq) {
 378                         rv = ENOTTY;
 379                         break;
 380                 }
 381                 pmct = (struct pmc_tstamp *)param;
 382                 /* XXX interface loses precision. */
 383                 pmct->pmct_rate = tsc_freq / 1000000;
 384                 pmct->pmct_value = rdtsc();
 385                 rv = 0;
 386                 break;
 387         default:
 388                 rv = ENOTTY;
 389         }
 390
 391         return rv;
 392 }